QAOA-in-QAOA: Solving Large-Scale MaxCut Problems on Small Quantum Machines

量子 计算机科学 启发式 数学 有界函数 量子计算机 合并(版本控制) 数学优化 并行计算 量子力学 数学分析 物理
作者
Zi-Fang Zhou,Yuxuan Du,Xinmei Tian,Dacheng Tao
出处
期刊:Physical review applied [American Physical Society]
卷期号:19 (2) 被引量:10
标识
DOI:10.1103/physrevapplied.19.024027
摘要

The design of fast algorithms for combinatorial optimization greatly contributes to a plethora of domains such as logistics, finance, and chemistry. Quantum approximate optimization algorithms (QAOAs), which utilize the power of quantum machines and inherit the spirit of adiabatic evolution, are approaches to tackle combinatorial problems with potential runtime speedups. However, hurdled by the limited quantum resources nowadays, QAOAs are infeasible to manipulate large-scale problems. To address this issue, here we revisit the MaxCut problem via the divide-and-conquer heuristic: seek the solutions of subgraphs in parallel and then merge these solutions to obtain the global solution. Because of the ${\mathbb{Z}}_{2}$ symmetry in MaxCut, we prove that the merging process can be further cast into a new MaxCut problem and thus be addressed by QAOAs or other MaxCut solvers. In view of this, we propose QAOA-in-QAOA (${\mathrm{QAOA}}^{2}$) to solve arbitrary large-scale MaxCut problems using small quantum machines. We also prove that the performance of ${\mathrm{QAOA}}^{2}$ is lower bounded with respect to the divide-and-conquer process. Experiment results illustrate that, under different graph settings, ${\mathrm{QAOA}}^{2}$ attains a competitive or even better performance over classical algorithms when the node count is around $2000$. Our method can be seamlessly embedded into other advanced strategies to enhance the capability of QAOAs in large-scale combinatorial optimization problems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
司徒无剑完成签到,获得积分10
2秒前
Jeremy完成签到 ,获得积分10
11秒前
马登完成签到,获得积分10
12秒前
易伊澤完成签到,获得积分10
13秒前
咯咯咯完成签到 ,获得积分10
18秒前
如意2023完成签到 ,获得积分10
19秒前
煜琪完成签到 ,获得积分10
20秒前
搞怪的流沙完成签到 ,获得积分10
23秒前
Billy发布了新的文献求助10
24秒前
Never stall完成签到 ,获得积分10
26秒前
人类繁殖学完成签到 ,获得积分10
36秒前
快乐的完成签到 ,获得积分10
39秒前
小杨完成签到 ,获得积分10
39秒前
瓦罐完成签到 ,获得积分10
40秒前
victory_liu完成签到,获得积分10
47秒前
50秒前
LouieHuang发布了新的文献求助10
53秒前
温玉完成签到 ,获得积分10
1分钟前
isedu完成签到,获得积分10
1分钟前
吕耀炜完成签到,获得积分10
1分钟前
无限的续完成签到 ,获得积分20
1分钟前
嘿嘿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
握瑾怀瑜完成签到 ,获得积分0
1分钟前
小墨墨完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
LouieHuang完成签到,获得积分10
1分钟前
吃小孩的妖怪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
loren313完成签到,获得积分0
1分钟前
知否完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xwl9955完成签到 ,获得积分10
2分钟前
春江完成签到 ,获得积分10
2分钟前
李海妍完成签到 ,获得积分10
2分钟前
燕山堂完成签到 ,获得积分10
2分钟前
温如军完成签到 ,获得积分10
2分钟前
叶痕TNT完成签到 ,获得积分10
2分钟前
林夕完成签到 ,获得积分10
2分钟前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
ran完成签到 ,获得积分10
3分钟前
李崋壹完成签到 ,获得积分10
3分钟前
jue完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
XAFS for Everyone (2nd Edition) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3134020
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2784845
关于积分的说明 7768824
捐赠科研通 2440241
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1297353
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 624925
版权声明 600792